JPH04137444A - 高周波誘導結合プラズマ質量分析計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、高周波誘導コイルに高周波エネルギを供給し
高周波磁界を形成して高周波誘導結合プラズマを生じさ
せ該プラズマを利用して試料中の被測定元素を分析する
高周波誘導結合プラズマ質量分析計（以下、ｒＩＣＰ−
ＭＳ、という）に間し、更に詳しくは、ゲートバルブに
イオンレンズの機能をもたせイオンの透過率を向上させ
たＩＣＰ−ＭＳに関する。

〈従来の技術〉 第２図は、ＩＣＰ−ＭＳの一般的な構成説明図である。

この図において、プラズマトーチ１の外室１ｂと最外室
ＩＣにはガス調節器２を介してアルゴンガス供給源３か
らアルゴンガスが供給され、内室１ａには試料導入装置
４内の固体試料がレーザ光源５から照射されたレーザ光
によって気化されてのちキャリアガスであるアルゴンガ
スによって搬入されるようになっている。尚、試料が液
体の場合は、第２図の試料導入装置４とレーザ光源５が
除去され、導入される液体試料を霧化してプラズマトー
チ１の内室１ａに供給するネブライザが装着される。ま
た、試料は固体であることよりも液体であることが多い
。

更に、プラズマトーチ１に巻回された高周波誘導コイル
６には高周波電源１０によって高周波電流が流され、該
コイル６の周囲に高周波磁界（図示せず）が形成されて
いる。この状態で上記高周波磁界の近傍でアルゴンガス
中に電子かイオンが植え付けられると、該高周波磁界の
作用によって瞬時に高周波誘導結合プラズマ７が生ずる
。

また、ノズル８とスキマー９に挟まれたフォアチェンバ
ー１１内は、真空ポンプ１２によって例えばＩ　Ｔ　ｏ
　ｒ　ｒ　、に吸引されている。更に、センターチェン
バー１３内には、アパーチャーレンズ１４ｂ、四重後レ
ンズ１４Ｃ９及びアパーチャー１４ｄが設けられると共
に、該センターチェンバー１３の内部は第１油拡散ポン
プ１５によって例えば１０−’Ｔｏｒｒ、に吸引され、
エントランスレンズ１４ｅと四重径マスフィルタ１６を
収容しているリアチェンバー１７内は第２油拡散ポンプ
１８によって例えば１０−’Ｔｏｒｒ、に吸引されてい
る。尚、スキマー９の後方には引出し電極１４ａが配置
されている。

この状態で高周波誘導結合プラズマ中に上述のようにし
て気化された試料が導入され、イオン化や発光が行われ
る。該プラズマ７内のイオンは、ノズル８とスキマ〜９
を経由してのち引出しｔ　’ｆ１１４ａとイオンレンズ
系４ｂ〜１４ｅを通って収束され、四重径マスフィルタ
１６に導入される。

四′ｊ！！Ｌ極マスフィルタ１６に入ったイオンのうち
目的の質量電荷比のイオンだけが、通過し二次電子増倍
管１９に導かれて検出される。この検出信号が信号処理
部２０に送出されて演算・処理されることによって、前
記試料中の被測定元素分析値が求められるようになって
いる。

一方、第３図は第２図の一部拡大図であって従来例の要
部を示す図であり、図中、２１はハウジングが金属で構
成されると共に電位が各チェンバー１１．１３．１７と
同様アース電位に保たれているゲートバルブである。ま
た、ゲートバルブ２１は次のような必要性があるため設
けられている。

即ち、ＩＣＰ−ＭＳの質量分析計部分やイオンレンズ系
１４　ｂ　〜１４　ｅは高真空（１０″４〜１０４ｔｏ
ｒｒ、以下の真空）の下で動作させることが必要であり
、分析しないときであっても真空ポンプを動作させて真
空チェンバーを高真空にしておくことが必要である。こ
のため、非分析時（例えばスタンバイ時など）にはフォ
アチェンバー１１とセンターチェンバー１３の連通を遮
断し、分析時にはフォアチェンバー１１とセンターチェ
ンバー１３を連通させることが必要である。

〈発明が解決しようとする問題点〉 然しながら、上記従来例においては、引出し電極１４ａ
とイオンレンズ糸１４ｂ〜１４ｅの間隔が大きくなると
、イオンビームが細く維持できずに発散する傾向が大と
なり、その結果、イオンの透過率が低下して究極的にＩ
ＣＰ−ＭＳとしての感度が低下するという欠点があった
。

また、イオンビームが一旦発散するとイオンレンズ系１
４ｂ〜１４ｅで再び収束させようとしても、イオンレン
ズに入るイオンの数が大きく減少するなめ、イオンレン
ズ系１４ｂ〜１４ｅ全体のイオン透過効率は大きく低下
するという欠点もあった。

本発明は、かかる状況に鑑みてなされものであり、その
課題は、ゲートバルブにイオンレンズの機能をもたせイ
オンの透過率を向上させて分析感度を改善したＴＣＰ−
ＭＳを提供することにある。

く問題点を解決するための手段〉 本発明は、ＩＣＰ−ＭＳにおいて、センターチェンバー
とゲートバルブを電気的に絶縁する第１の絶縁体と、フ
ォアチェンバーとゲートバルブを電気的に絶縁する第２
の絶縁体と、前記ゲートバルブに電圧を印加する可変電
圧電源とを設け、前記ゲートバルブを前記センターチェ
ンバーやフォアチェンバーから電気的に絶縁すると共に
前記ゲートバルブに所定の電圧を印加して前記ゲートバ
ルブにイオンレンズの機能をもたせたことにある。

〈実施例〉 以下、本発明について図を用いて詳細に説明する。第１
図は本発明実施例の要部構成説明図であリ、図中、第３
図と同一記号は同一意味をもたせて使用しここでの重複
説明は省略する。また、２２ａはセンターチェンバー１
３とゲートバルブ２１を電気的に絶縁する絶縁体、２２
ｂはフォアチェンバー１３とゲートバルブ２１を電気的
に絶縁する絶縁体、２３はゲートバルブ２１に電圧を印
加する可変電圧を源である。尚、フォアチェンバ１１と
センターチェンバー１３は電気的に導通されている。ま
た、絶縁体２２ａ、２２ｂはチェンバー１３．１１の内
側面からできるだけ見にくいように外側面の近くに装着
されていることが望ましい。

このような要部構成からなる本発明の実施例において、
分析開始前の所謂スタンバイ時には、可変電圧電源２３
からゲートバルブ２１に印加される電圧が零とされてゲ
ートバルブ２１が第１図の破線で示すように閉となり、
ゲートバルブ２１がセンターチェンバー１３とフォアチ
ェンバー１１の連通を遮断する役割を果たす。

一方、分析時には、可変電圧電源２３からゲートバルブ
２１に所定の電圧が印加され、ゲートバルブ２１が第１
図の実線で示すように開となり、ゲートバルブ２１がイ
オンレンズとして機能するようになる。このため、ＩＣ
Ｐ−ＭＳの機能上、引出し電極１４ａとイオンレンズ１
４ｂの距離が短縮化されたようになる。よって、イオン
レンズ系を構成するレンズの数が１枚増加したのと同様
となり、イオンレンズ系の調整の自由度が１つ増えイオ
ンレンズを緻密に調整できるようになる。

従って、ゲートバルブ２１を設けることによってＩＣＰ
−ＭＳが若干大型化することなどはなんら問題とならな
い、尚、可変電圧電源２３からゲートバルブ２１に印加
される電圧は、手動若しくはコンピュータなどで制御可
能である。

このようにゲートバルブ２１がイオンレンズとして機能
し、引出し電極１４ａとイオンレンズ１４ｂの距離が短
縮化されたと同様の効果が得られるため、引出し電極１
４ａを通過したイオンビームが発散したとしても、イオ
ンレンズとして機能するゲートバルブ２１で再び細く絞
ることがことができる。このため、引出し電極１４ａと
イオンレンズ１４ｂの距離が大でイオンビームが発散し
たのち再び収束させてもイオンレンズに入るイオン数が
大きく減少していた前記従来例に比し、イオンビーム発
散時のイオンのロスが激減し、その結果、イオンレンズ
系１４ｂ〜１４ｅ全体のイオン透過効率が大きく改善さ
れるようになる。

尚、本発明実施例の他の部分の動作は、第２図を用いて
詳述した前記従来例の場合と同一であるためここでの重
複説明は省略する。また、本発明は上述の実施例に限定
されることなく種々の変形が可能であり、例えば、引出
し電極１４ａの後方に複数個のイオンレンズを配置して
イオンレンズ系の調整の自由度を更に向上させるたり、
ゲートバルブ２１をイオンレンズ１４ｂの代わりとし第
１図のイオンレンズ１４ｂを除去するようにしても良い
ものとする。

〈発明の効果〉 以上詳しく説明したように、本発明は、ＩＣＰ−ＭＳに
おいて、ゲートバルブをイオンレンズとして機能させ引
出し！極とイオンレンズの距離が短縮化されたと同様の
効果が得られるような構成であるため、引出し電極を通
過したイオンビームが発散したとしても、イオンレンズ
として機能するゲートバルブで再び細く絞ることがこと
ができるようになる。このため、引出し電極とイオンレ
ンズの距離が大でイオンビームが発散したのち再び収束
させてもイオンレンズに入るイオン数が大きく減少して
いた前記従来例に比し、イオンビーム発散時のイオンの
ロスが激減し、その結果、イオンレンズ系全体のイオン
透過効率が大きく改善され、究極的に、ゲートバルブに
イオンビームの機能をもたせイオンの透過率を向上させ
て分析感度を改善したＩＣＰ−ＭＳが実現する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の要部構成説明図、第２図は高周
波誘導プラズマ質量分析装置の一般的な構成説明図、第
３図は従来例の要部構成説明図である。 １・・・・・・プラズマトーチ、 ６・・・・・・高周波誘導コイル、 ７・・・・・・高周波誘導結合プラズマ、８・・・・・
・ノズル、９・・・・・・スキマー　１０・・・・・・
高周波電源１１・・・・・・フォアチェンバー １３・・・・・・センターチェンバー １４ａ・・・・・・引出し電極、 １４ｂ〜１４ｅ・・・・・・イオンレンズ系、１６・・
・・・・マスフィルタ、 １７・・・・・・リアチェンバー、２０・・・・・・信
号処理部、２１・・・・・・ゲートバルブ、 ２２ａ、２２ｂ・・・・・・絶縁体、 ２３・・・・・・可変電圧電源 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高周波誘導コイルに高周波エネルギーを供給し高周波磁
   界を形成して高周波誘導結合プラズマを生じさせ該プラ
   ズマを利用して試料中の被測定元素を分析する高周波誘
   導結合プラズマ質量分析計において、センターチェンバ
   ーとゲートバルブを電気的に絶縁する第１の絶縁体と、
   フオアチェンバーとゲートバルブを電気的に絶縁する第
   ２の絶縁体と、前記ゲートバルブに電圧を印加する可変
   電圧電源とを具、し、前記ゲートバルブを前記センター
   チェンバーやフォアチェンバーから電気的に絶縁すると
   共に前記ゲートバルブに所定の電圧を印加して前記ゲー
   トバルブにイオンレンズの機能をもたせたことを特徴と
   する高周波誘導結合プラズマ質量分析計。